(57)【要約】【課題】傾きセンサの検出信号におけるオフセットを除去する。【解決手段】光ディスク３からの反射光の回折素子４への入射角度が０度のときは、受光素子５ａ，５ｂでそれぞれ受光する＋１次光と−１次光の強度は等しいが、光ディスク３の傾きにより回折素子４への入射角度が傾くと、傾き角度に応じて＋１次光と−１次光に強度差を生じる。そこで回折素子４の組み立て時に、受光素子５ａ，５ｂからの検出信号を得て、光ディスク３の傾きが０の状態で回折素子４を回転調整して、＋１次光と−１次光の強度差が０になるように調整してから回折素子４を組み付ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の基準面に対する対象物の傾きに関する情報を検出するための傾きセンサであって、
前記対象物に光束を照射する光源と、
前記光源からの光を略平行光に変換するカップリングレンズと、
前記対象物と前記光源との間に配置され、前記対象物で反射された光束の入射角度に応じた回折効率で前記光束を回折させる回折素子と、
前記回折素子からの回折光を受光して光電変換信号を出力する光検出器とを備え、
前記対象物から反射された光束に対して前記回折素子を回転調整することを特徴とする傾きセンサ。
【請求項２】
前記回折素子からの＋ｎ次光と−ｎ次光を受光する前記光検出器の差信号出力に基づいて、前記回折素子を回転調整することを特徴とする請求項１記載の傾きセンサ。
【請求項３】
前記回転調整を行った後に、前記回折素子を所定位置に接着固定することを特徴とする請求項１または２記載の傾きセンサ。
【請求項４】
前記光検出器が少なくとも１つの分割線を有し、前記回折素子からの回折光の光スポットが前記分割線上にかかるように前記回転調整を行うことを特徴とする請求項１〜３いずれか１項記載の傾きセンサ。
【請求項５】
前記回折素子を前記対象物から反射された光束に対して回転調整して固定する場合、前記対象物の傾き角度を変動させながら前記回転調整を行うことを特徴とする請求項４記載の傾きセンサ。
【請求項６】
前記光源として発光ダイオードを用いたことを特徴とする請求項１〜５いずれか１項記載の傾きセンサ。
【請求項７】
前記発光ダイオードの波長が８００〜１０００ｎｍであることを特徴とする請求項６記載の傾きセンサ。
【請求項８】
前記回折素子の溝深さＴが下記の（１），（２）式を満たすことを特徴とする請求項１〜６いずれか１項記載の傾きセンサ。
２＜２π（λ−Δλ）Ｔ／ｎΛ２    ‥‥（１）
２π（λ＋Δλ）Ｔ／ｎΛ２＜１０  ‥‥（２）
ただし、λ：中心波長，Δλ：波長帯域，Ｔ：溝深さ，ｎ：屈折率，Λ：ピッチ
【請求項９】
前記回折素子の断面形状における凸部と凹部との比を０.５以下としたことを特徴とする請求項１〜８いずれか１項記載の傾きセンサ。
【請求項１０】
光源からの光を集光レンズで記録媒体に集光して記録および再生を行う光ピックアップ装置において、
前記記録媒体または前記集光レンズの傾きを検出する手段として請求項１〜９いずれか１項記載の傾きセンサを用いたことを特徴とする光ピックアップ装置。
【請求項１１】
前記傾きセンサに設置される光源の波長と、傾きを検出する記録媒体を記録および再生するための当該光ピックアップ装置に設置される光源の波長が異なるように設定したことを特徴とする請求項１０記載の光ピックアップ装置。
【請求項１２】
前記傾きセンサに設置される光源からの出射光と、当該光ピックアップ装置に設置される光源からの出射光とが、同じ入射角度で前記傾きセンサの回折素子に入射した場合、該回折素子からの回折光を受光する光検出器を前記傾きセンサの光源の光だけを受光するように設置したことを特徴とする請求項１０または１１記載の光ピックアップ装置。
【請求項１３】
当該光ピックアップ装置に設置される光源からの出射光を受光する前記光検出器を、前記傾きセンサの中に設けたことを特徴とする請求項１２記載の光ピックアップ装置。
【請求項１４】
前記傾きセンサの回折素子は、当該光ピックアップ装置に設置される光源の波長よりも前記傾きセンサに設置される光源の波長の方を、高い効率で回折させることを特徴とする請求項１０〜１３いずれか１項記載の光ピックアップ装置。
【請求項１５】
光ピックアップ装置を搭載して光ディスクに対して光学的に情報の記録および再生を行う光ディスクドライブ装置であって、
前記光ピックアップ装置として請求項１０〜１４いずれか１項記載の光ピックアップを用いたことを特徴とする光ディスクドライブ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定の基準面に対する対象物の傾きに関する情報を検出するための傾きセンサ、およびその傾きセンサを搭載した光ピックアップ装置ならびに光ディスクドライブ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
光ピックアップ装置における記録および／または再生に際して、光ディスクに傾きがあると、スポットにコマ収差が生じて信号品質が劣化する。光ディスクの高密度化が進み、対物レンズのＮＡが大きくなるにつれて、傾きに対するコマ収差発生量は大きくなる。
【０００３】
特に基板厚を変えないで短波長化を進めると、光ディスクの周内変動分がチルトの目標仕様を超えてしまい、リアルタイムのチルト検出、およびリアルタイムでクローズドなチルト補正が必要になる。
【０００４】
これまでのＤＶＤ世代（波長６６０ｎｍ）ではＲａｄ方向(ディスク半径方向)のオープンループ制御で済んでいたものが、ブルーレイ（波長４００ｎｍ）では、Ｒａｄ（ラジアル方向）とＴａｎ(ディスク接線方向)との２方向のクローズドループ制御が必要になり、それに伴ってチルト検出もＲａｄ，Ｔａｎの２方向のリアルタイム検出が必要になる。
【０００５】
そこで、本発明者らは、既に前記２方向の傾きを同時に測定できる方法として、体積ホログラムの回折効率の角度依存性を用いたチルトセンサの提案を行った。
【０００６】
また、引用文献１には、２方向の傾き検知を行うセンサにおいて、光源と受光素子が同一のパッケージに内蔵され、どちらの方向の傾きに対しても対称な信号が得られるように工夫された二次元傾きセンサが提案されている。
【０００７】
また、引用文献２には、２つの傾きセンサでディスクや対物レンズの傾き（チルト）を検出するようにしたチルト検出装置が提案されている。
【特許文献１】特許第３３７８９５３号公報
【特許文献２】特開平５−６５６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に記載された二次元傾きセンサは、光源と受光素子が同一のパッケージに内蔵されていて、遮光部を設けることによりＲａｄ，Ｔａｎのどちらの方向に対しても対称な信号が得られるようにしている。しかしながら、この構成では光源の発光素子からの光を対象物に対して斜めに照射しているため、傾きを測定する対象物の付近にセンサを配置しないと測定することができない。
【０００９】
また、特許文献２に記載されたチルト検出装置は、特許文献１に記載されたような傾きセンサを２つ有し、一方のセンサで光ディスクを、他方のセンサで対物レンズの傾きをそれぞれ検知する。これにより光ディスクと対物レンズの両方の角度を検知できる。このチルト検出装置はディスクや対物レンズの付近に配置しなければならず、レイアウト上の制限となりピックアップの薄型化や小型化の妨げとなる。
【００１０】
また、本発明者らが提案した傾きセンサ，傾き測定装置，光ピックアップ装置および光ディスク装置では、傾きを体積ホログラムが有する回折効率の角度依存性を利用して検出する。特許文献１，２は受光素子上のスポット位置から傾きを検出したが、本発明者らのによる、この方式ではホログラムからの回折光の強度差から角度を検出することができる。
【００１１】
そのため受光素子上のスポット位置を検出する方法に比べて、位置ずれによるオフセット発生が小さく検出精度が高くなる。しかしながらＲａｄ，Ｔａｎの２方向の検出を行う場合に問題が発生する。
【００１２】
例えば、Ｒａｄ，Ｔａｎ２方向の検出のためにホログラムを領域分割しているため、ホログラム上での傾き検出光スポットとホログラムを領域分割している分割線の位置とが適性な位置に位置合わせをされてなければならない。Ｒａｄ，Ｔａｎのいずれか１方向だけであれば、特許文献１，２で生じる課題を解消することができるが、Ｒａｄ，Ｔａｎの２方向の検出を行うためには依然として問題が残るものである。
【００１３】
また、本発明者らが提案した、傾きを体積ホログラムが有する回折効率の角度依存性を利用して検知する傾きセンサとそれを用いた光ピックアップ装置では、前記のようにＲａｄ，Ｔａｎの２方向の検出をためにホログラムを領域分割すると、傾き検出光が領域分割されたホログラムの適切な位置（領域分割線上）にないと精度良く信号検出することができないのに対して、ホログラムを領域分割ではなく交差させるようにしたことにより、傾き検出光がホログラムのどの位置に入射してもＲａｄ，Ｔａｎの２方向の検出を精度良く行うことができる。
【００１４】
このように体積ホログラムが有する回折効率の角度依存性を利用して傾きを検出すれば特許文献１，２の検出方法に比べて容易にＲａｄ，Ｔａｎ両方向の検出ができる。
【００１５】
しかしながら、体積ホログラムの組み付けが悪いとオフセット（検出誤差）が発生してしまい、傾きの正確な角度を求めることができなくなる。具体的には、体積ホログラム自体が検出光に対して傾いた状態で組み付けられると、＋１次回折光と−１次回折光に強度差が生じてしまい、あたかも測定対象物が傾いているかのような信号が得られてしまう。これがオフセットである。
【００１６】
図２２〜図２４を参照してオフセットについて説明する。
【００１７】
傾きセンサ自体が持つオフセットの他に、図２２に示すように、傾きセンサ２１を光ピックアップ２２に組み付けたときに、チルト検出光２４の他に光ディスク２３の記録／再生を行うための信号検出用光２５が傾きセンサ２１に入射することにより、新たなオフセットが発生する。
【００１８】
また、図２３に示すように、特許文献２に記載されているような対物レンズ２６の傾きを検出するためには、対物レンズ２６の一部に反射面２６ａを設け、そこにチルト検出光２４を照射して反射面からの反射光を傾きセンサ２１で受光することにより、対物レンズ２６の傾きを検出することができる。
【００１９】
しかしながら、対物レンズ２６は曲率が大きいため、信号検出用光２４が対物レンズ２６に入射するときに、対物レンズ２６の外側に入射する信号検出用光２５の一部２５ａが表面反射されてしまい、この光２５ａが傾きセンサ２１の受光素子へと入ってしまう。これがオフセット（検出誤差）となり、正確なチルト検出ができなくなる要因となる。
【００２０】
その他にも、図２４に示すように、ミラーや波長板など対物レンズ２６以外の光学部品２７からの反射光２８が傾きセンサ２１に入射する場合にも同様にオフセットとなる。
【００２１】
本発明の目的は、前記従来技術の課題を解決し、傾きセンサのオフセットを除去することにあり、そのように構成された傾きセンサを搭載する光ピックアップ装置および光ディスクドライブ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
前記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、所定の基準面に対する対象物の傾きに関する情報を検出するための傾きセンサであって、前記対象物に光束を照射する光源と、前記光源からの光を略平行光に変換するカップリングレンズと、前記対象物と前記光源との間に配置され、前記対象物で反射された光束の入射角度に応じた回折効率で前記光束を回折させる回折素子と、前記回折素子からの回折光を受光して光電変換信号を出力する光検出器とを備え、前記対象物から反射された光束に対して前記回折素子を回転調整することを特徴とし、この構成によって、回折素子を測定光に対して回転調整して誤差が無いように調整して組み付けることにより、初期に発生する検出誤差を最小限に抑制し、感度ばらつきを小さくすることができるため、精度の高い傾き（チルト）検出を行うことができる。
【００２３】
請求項２に記載の発明は、請求項１記載の傾きセンサにおいて、回折素子からの＋ｎ次光と−ｎ次光を受光する光検出器の差信号出力に基づいて、前記回折素子を回転調整することを特徴とし、この構成によって、＋ｎ次光と−ｎ次光の強度が等しくなるように回折素子を回転調整することにより、初期オフセットを抑制することができる。
【００２４】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２記載の傾きセンサにおいて、回転調整を行った後に、回折素子を所定位置に接着固定することを特徴とし、この構成によって、＋ｎ次光と−ｎ次光の出力を等しくするように調整した後で接着固定することにより、初期オフセットを抑制し、かつ経時的に安定させることができる。
【００２５】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３いずれか１項記載の傾きセンサにおいて、光検出器が少なくとも１つの分割線を有し、回折素子からの回折光の光スポットが前記分割線上にかかるように回転調整を行うことを特徴とし、この構成によって、回折素子からの＋ｎ次回折光を受光する光検出器(受光素子)を２等分割し、２分割された光検出器に均等に光が入るように回折素子を回転調整することにより、格子方向を精度よく合わせることができるため、検出誤差のうちの感度バラツキを最小限にすることができる。
【００２６】
請求項５に記載の発明は、請求項４記載の傾きセンサにおいて、回折素子を対象物から反射された光束に対して回転調整して固定する場合、前記対象物の傾き角度を変動させながら前記回転調整を行うことを特徴とし、この構成によって、回折素子の回転調整時に測定対象物を傾き変動させることで感度が最大になるように調整することにより、信号が最大になる位置で回折素子を固定することができ、信号感度が最大になる位置に調整することができる。
【００２７】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜５いずれか１項記載の傾きセンサにおいて、光源として発光ダイオードを用いたことを特徴とし、この構成によって、光源に発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いることにより、低コスト化を図ることができ、かつ戻り光ノイズを抑えることができる。
【００２８】
請求項７に記載の発明は、請求項６記載の傾きセンサにおいて、発光ダイオードの波長が８００〜１０００ｎｍであることを特徴とし、この構成によって、光源に高輝度の光源を使え、かつ光検出器の受光感度の高い領域を使うことにより、高感度な信号検出が可能になる。
【００２９】
請求項８に記載の発明は、請求項１〜６いずれか１項記載の傾きセンサにおいて、回折素子の溝深さＴが下記の（１），（２）式を満たすことを特徴とする。
２＜２π（λ−Δλ）Ｔ／ｎΛ２    ‥‥（１）
２π（λ＋Δλ）Ｔ／ｎΛ２＜１０  ‥‥（２）
ただし、λ：中心波長，Δλ：波長帯域，Ｔ：溝深さ，ｎ：屈折率，Λ：ピッチ
この構成によって、回折素子の溝深さを最適化することで、光源に発光ダイオードを用いて、波長が広帯域の場合に、長波長時と短波長時で回折効率特性が逆になり相殺するような条件とすることにより、波長帯域の広い発光ダイオードを使っても感度ばらつきが大きくならない。
【００３０】
請求項９に記載の発明は、請求項１〜８いずれか１項記載の傾きセンサにおいて、回折素子の断面形状における凸部と凹部との比を０.５以下としたことを特徴とし、この構成によって、角度依存性を大きくし、ピッチを小さくしたり、溝深さを深くしなくても検出感度を高くすることができる。
【００３１】
請求項１０に記載の発明は、光源からの光を集光レンズで記録媒体に集光して記録および再生を行う光ピックアップ装置において、前記記録媒体または前記集光レンズの傾きを検出する手段として請求項１〜９いずれか１項記載の傾きセンサを用いたことを特徴とし、この構成によって、前記傾きセンサを搭載することにより、信頼性の高い記録／再生特性が得られるピックアップが実現する。
【００３２】
請求項１１に記載の発明は、請求項１０記載の光ピックアップ装置において、傾きセンサに設置される光源の波長と、傾きを検出する記録媒体を記録および再生するための当該光ピックアップ装置に設置される光源の波長が異なるように設定したことを特徴とし、この構成によって、傾きセンサの光源の波長と光ピックアップの光源の波長とを異ならせることにより、傾きセンサの回折素子からの出射角度を異ならせることで、光ピックアップ装置の光が傾きセンサに入射することにより発生するオフセットを抑制することができる。
【００３３】
請求項１２に記載の発明は、請求項１０または１１記載の光ピックアップ装置において、傾きセンサに設置される光源からの出射光と、当該光ピックアップ装置に設置される光源からの出射光とが、同じ入射角度で前記傾きセンサの回折素子に入射した場合、該回折素子からの回折光を受光する光検出器を前記傾きセンサの光源の光だけを受光するように設置したことを特徴とし、この構成によって、傾きセンサの光検出器は傾きセンサの光だけを受光することになり、光ピックアップ装置の光が傾きセンサに入射することにより発生するオフセットを抑制することができる。
【００３４】
請求項１３に記載の発明は、請求項１２記載の光ピックアップ装置において、当該光ピックアップ装置に設置される光源からの出射光を受光する光検出器を、傾きセンサの中に設けたことを特徴とし、この構成によって、光ピックアップ装置の光源波長と傾きセンサの光源波長を異ならせた上で、光ピックアップ装置の光だけを受光する位置に光検出器を配して、傾きセンサの光検出器と分離することにより、光ピックアップ装置の光が傾きセンサに入射することにより発生するオフセットを抑制することができる。
【００３５】
請求項１４に記載の発明は、請求項１０〜１３いずれか１項記載の光ピックアップ装置において、傾きセンサの回折素子は、当該光ピックアップ装置に設置される光源の波長よりも傾きセンサに設置される光源の波長の方を、高い効率で回折させることを特徴とし、この構成によって、傾きセンサ内に光ピックアップからのフレア光が入ってきても、フレア光に対しては回折素子の回折効率が低くなるようにすることにより、傾きセンサの信号に影響を与えないようにすることができ、発生するオフセットを抑制することができる。
【００３６】
請求項１５に記載の発明は、光ピックアップ装置を搭載して光ディスクに対して光学的に情報の記録および再生を行う光ディスクドライブ装置であって、前記光ピックアップ装置として請求項１０〜１４いずれか１項記載の光ピックアップを用いたことを特徴とし、この構成によって、反りのある光ディスクに対しても信頼性の高い記録／再生特性が得られる装置を実現でき、小型で高精度な補正が可能となため、装置の薄型化や高速化に適している。また、ディスクに反り(傾き)が生じやすい車中などの高温環境下や、振動によりディスクに回転振れが生じやすいポータブルタイプにおいても、精度良く信号の記録／再生をすることができる光ディスクドライブ装置となる。
【発明の効果】
【００３７】
本発明によれば、回折素子(ホログラム)を測定光に対して回転調整して誤差が無いように調整して組み付けることにより、初期に発生する検出誤差を最小限に抑制し、感度のばらつきを小さくすることができるため、精度の高い傾き（チルト）検出を行うことができ、検出誤差の小さい傾きセンサが実現する。
【００３８】
また、前記傾きセンサを設けることにより、波長により回折角度が異なるというホログラムの特性を用いることにより、記録／再生する光が傾きセンサに入っても光検出器には入らないようにすることができ、従来のような記録／再生する光が傾きセンサに入ることにより発生する検出誤差を解消することができるため、良好な記録／再生が行える光ピックアップ装置および光ディスクドライブ装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００４０】
図１は本発明の実施形態を説明するための傾きセンサの概略構成図である。本例ではディスクの傾きを検出する場合を説明する。
【００４１】
図１において、光源１から出射した光は、カップリングレンズ２で略平行光になり回折素子４を通って光ディスク３に照射される。光ディスク３の傾きに応じた角度で反射された光は、回折素子４とカップリングレンズ２へと入射し、受光素子５ａ，５ｂの受光面に達して、受光素子５ａ，５ｂの光電変換信号にて光ディスク３の傾きが検出される。
【００４２】
前記回折素子４は、多数の格子溝４ａを有し、回折効率が入射光の入射角度に依存する体積ホログラムである。体積ホログラムからの回折光（＋１次光Ａ，−１次光Ｂ）は、図２（ａ）〜（ｃ）に示すような構成，特性のものである。
【００４３】
図２（ｂ）に示すように、回折素子４への入射角度が０度のときは＋１次光と−１次光の強度は等しいが、光ディスク３の傾きにより回折素子４への入射角度が傾くと、傾き角度に応じて＋１次光と−１次光に強度差を生じる。＋１次光と−１次光の差信号を生成すれば、これにより光ディスク３の傾きを検出することができる。図２（ａ）に示す格子方向がＲａｄ方向に垂直であれば、Ｒａｄ方向の傾きを検出することができ、格子方向がＴａｎ方向に垂直であれば、Ｔａｎ方向の傾きを検出することができる。
【００４４】
このような傾き検出方法において、光ディスク３の傾きが０ならば、図２（ｃ）に示すように、回折素子４で生じる＋１次光Ａと−１次光Ｂの強度は等しく、強度差（差信号）は０となる。
【００４５】
しかしながら、図３に示すように回折素子４が傾いて取り付けられていたり、図４に示すように回折素子４自体が平行平板ではなく、楔形になっていた場合などには、光ディスク３の傾きが０であっても回折素子４への入射角度は０にならないため、回折素子４で生じる＋１次光Ａと−１次光Ｂの強度は等しくならない。したがって強度差は０にならず、その分がオフセットとなってしまう。
【００４６】
そこで本実施形態では、回折素子４の組み立て時に、必ず光ディスク３の傾きが０の状態で回折素子４を回転調整して、＋１次光Ａと−１次光Ｂの強度差が０になるように調整してから回折素子４を組み付ける。この組み付け方法としては、回折素子４を回転調整することができる治具で保持して、光ディスク３の傾きが０の状態で回折素子４に光を入射させて、＋１次光Ａと−１次光Ｂの強度差が０になるように治具で回転調整した後に、図５に示すように、支持枠６に接着剤７を用いて固定すればよい。図５に示す接着法にすれば、回転調整代を確保することができ、オフセットを小さくした状態で固定することができる。
【００４７】
次に、感度バラツキの抑制について説明する。
【００４８】
傾き検出の感度は、図６に示すように、＋１次光Ａと−１次光Ｂの回折効率の角度依存性によって決まる。角度依存性が大きい場合（図６（ａ））は、入射光の角度によって回折効率が大きく変わるので、チルト信号の検出感度も高い。逆に、回折効率の角度依存性が小さい場合（図６（ｂ））は、入射光の角度によって回折効率があまり変わらないので、チルト信号の感度は低い。
【００４９】
理想的にはチルト信号の感度は設計値で一定に保たれることが理想であるが、回折素子４の組み付けが原因で感度にばらつきが生じる。図７（ａ）に示すように、チルトの方向と回折素子４の格子溝４ａの方向が９０°になったときに、回折効率の角度依存性は最大になり感度も最大となり、図７（ｂ）に示すように、９０°からずれるにしたがい回折効率の角度依存性は小さくなり感度も低下していく。
【００５０】
設計上は感度が最大になるようにチルトの方向と格子溝４ａの方向が９０°になるように設計しても、組み付け時に光軸周りの回転ずれがあると感度低下を生じる。したがって、組み付け時の光軸周りの回転ずればらつきがチルト感度のばらつきとなる。このばらつきを抑制するためには回折素子４の組み付け時に光軸周りの回転調整を行えばよい。
【００５１】
次に、調整の仕方を図８〜図１０を参照して説明する。
【００５２】
本例では光軸周りの回転調整を高精度化するために、図８（ａ）に示すように受光素子５ａ，５ｂを２分割する。そして、回折光Ａと回折光Ｂの光スポット８ａ，８ｂが受光素子５ａ，５ｂを２分割する分割線９ａ，９ｂ上を照射するように調整し、受光素子５ａ，５ｂを構成する各素子単位５ａ−１と５ａ−２，５ｂ−１と５ｂ−２の出力が等しくなるようにすれば、図８（ｂ）に示すように、格子溝４ａ方向と受光素子５ａ，５ｂの分割線９ａ，９ｂの方向とがちょうど９０°になる。
【００５３】
受光素子５ａ，５ｂの分割線９ａ，９ｂの位置は、半導体のプロセスにおいて加工されるため高精度に位置合わせされており、これを基準に格子溝方向を合わせれば高精度に調整することができる。
【００５４】
受光素子５ａ，５ｂが２分割されていないと、図９（ａ），（ｂ）に示すように、回折素子４が回転ずれを起こしていても受光素子５ａと受光素子５ｂの出力は変化せず、回転ずれがあることが分からない。
【００５５】
さらに他の調整方法を図１０を参照して説明する。
【００５６】
図１０（ａ）に示すように、回折素子４の＋１次光Ａと−１次光Ｂの強度差を、差動素子１０の出力にてモニタしながらディスク傾きを一定周期で−θ〜０〜＋θと変化させる。強度差信号は光ディスク３の傾き方向によって＋と−で反転する。この状態で回折素子４を回転させると、図１０（ｂ）に示すように、強度差信号は振幅が変化する。振幅が最大となった位置が回折光の強度変化が最大になった位置である。したがって、ディスク傾き方向と格子溝４ａ方向がちょうど９０°になったといえる。
【００５７】
このようにすることで感度最大の位置で回折素子４を組み付けることができ、チルト感度のばらつきは最小限に抑えることができる。
【００５８】
このような組み付けの場合は、図１１に示すように、回折素子４と光源１と受光素子５を一体化した後でユニット体１１全体を光軸周りに回転調整させてもよい。また、回転調整しやすいように、ユニット体１１の外形を円形もしくは一部円形にしておくとよい。
【００５９】
以上のように回折素子４は、傾き方向に対して格子方向が垂直になるように調整することで（図１２の（イ）の調整）、＋１次光と−１次光の強度を等しくしてオフセットを抑制し、その後、光軸周りの回転調整を行って（図１２の（ロ）の調整）、２分割受光素子の出力が等しくなるか、強度差が最大となる位置で固定することにより、感度バラツキを抑制することができる。
【００６０】
次に光源１について説明する。
【００６１】
光源１は低コストであることや、戻り光の影響を受けないことから、発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いることが望ましい。ＬＤでも回折効率の角度依存性の効果は得られるが、図１に示すような構成ではＬＤに戻り光が入り出力が安定しない。安定させるためには高周波重畳をつけなければならず高コスト化してしまう。
【００６２】
発光ダイオード（ＬＥＤ）としては、高出力が得られる８００〜１０００ｎｍのＬＥＤがセンサ光源として適している。また、高感度なチルト検出を行うためには、Ｑ値（＝２πλＴ／ｎΛ２  ただし、λ０：中心波長、Ｔ：溝深さ、ｎ：屈折率、Λ：ピッチ）が大きいことが望ましいので波長λが大きくなるとＱ値も大きくなるため、波長８００〜１０００ｎｍのＬＥＤが高感度化に適している。
【００６３】
光源１としてＬＥＤを用いると、低コストであることや戻り光の影響を受けないことから信頼性の高い信号が得られるというメリットがある反面、波長帯域Δλが広いために波長ごとに回折効率がばらつくため、チルト検出の感度ばらつきが大きくなるという課題が発生してしまう。
【００６４】
図１３にその原理を示す。波長λのときは実線で書いたような回折効率を示すとする。ここで波長λ−Δλの光が入射すると波長が短い分Ｑ値は小さくなり、回折効率の角度依存性は小さくなる。角度依存性は小さくなるとチルト感度は低下する。低下分が感度バラツキとなる。しかしながら波長λ＋Δλの光が入射すると、波長が長い分Ｑ値は大きくなり回折効率の角度依存性は大きくなる。したがって、波長λ＋Δλの光が入射すると角度依存性が大きくなってチルト感度は上昇する。
【００６５】
波長λ−Δλのときと波長λ＋Δλのときで、チルト感度が相殺すれば波長帯域が広くてもチルト感度バラツキは小さく抑えることができる。この条件を満たすためには波長λ−Δλのときから波長λ＋Δλのときまでの範囲で、回折効率の角度依存性がリニアに変化すればよい。「光波電子工学」（小山／西原著  コロナ社発行）のＰ．１２１に回折効率の角度依存性が示されている（図１４参照）。
【００６６】
これを見ると垂直入射した光の回折効率は、Ｑ値が２の時が最大（約４０％）で、Ｑ値が大きくなるにしたがって効率は低下し、Ｑ値が１０になると回折効率は０になっている。したがって、Ｑ値が２〜１０の間は回折効率の角度依存性は、略リニアに変化していると考えられる。
【００６７】
以上のことから波長λ−ΔλのときのＱ値が２以上で、波長λ＋ΔλのときのＱ値が１０以下であれば、回折効率の角度依存性がリニアに変化して波長λ−Δλのときと波長λ＋Δλのときでチルト感度が相殺され、波長帯域が広くてもチルト感度バラツキが小さく抑えることができることになる。
【００６８】
以上より式（１），（２）を同時に満たせれば、ＬＥＤを光源に使った場合でも感度バラツキを抑制することができる。
２＜２π（λ−Δλ）Ｔ  ／ｎΛ２    ‥‥（１）
２π（λ＋Δλ）Ｔ  ／ｎΛ２＜１０  ‥‥（２）
ただし、λ：中心波長、Δλ：波長帯域（半値）、Ｔ：溝深さ、ｎ：屈折率、Λ：ピッチ  次に、チルト検出感度の高感度化について説明する。
【００６９】
検出感度を高感度化するためにはＱ値（＝２πλＴ／ｎΛ２）を大きくすればよいが、ピッチΛを小さくすると微細加工が難しくなる。波長λは最適なＬＥＤが決まっていることから大きくはできない。溝深さＴを大きくすればよいが、Ｔを大きくするには加工上限界がある。したがって、Ｑ値を大きくして検出感度を大きくするのには限界があるのが実情である。
【００７０】
そこでＱ値以外に検出感度を大きくする方法を提案する。検出感度を大きくするためには、図１５に示す回折素子４の断面形状の周期Λと凸部ａの比（ｄｕｔｙ比＝ａ／Λ）を０.５以下にすればよい。ピッチ１.０μｍでＱ値が小さい条件にある格子のｄｕｔｙを変えた場合の回折効率の例を図１６に示す。
【００７１】
図１６に示すように、ｄｕｔｙ０.５のときは、回折効率に角度依存性がほとんどない。これはＱ値が小さいためである。しかしながら、この条件下でｄｕｔｙを変えていくと、ｄｕｔｙが小さくなるにしたがって角度依存性が現れてくる。すなわちＱ値とは別にｄｕｔｙも回折効率の角度依存性に影響を与える要素であるといえる。
【００７２】
ピッチΛを小さくしたり、溝深さＴを大きくしたりすることができない場合でもｄｕｔｙを０.５以下に小さくすることで角度依存性を大きくしてチルト感度を高めることができる。
【００７３】
前記実施形態の構成の傾きセンサを、図１７に示すような光ピックアップ装置に用いれば、以下のような利点がある。なお、図１７に示す構成部材の説明は、図２２〜図２４において既に説明した部材に対応する部材に同一符号を付すことにより説明は省略する。
（１）光を測定物に垂直に照射するので、チルト検出素子の配置の自由度が大きく、ピックアップレイアウトの自由度が大きくなる。
（２）初期組み付け時のオフセット、感度ばらつきを抑制できるため高精度な信号検出ができる。
（３）光源にＬＥＤを使うので低コスト化できる。
【００７４】
これらの利点によって光ディスク３に対して精度良く記録／再生することができ、信頼性の高いジッタ信号を得ることができるようになる。レイアウトの自由度が高いのでレイアウト制限の厳しいノート型用の光ピックアップ装置としても適している。
【００７５】
次に光ディスクに対して記録／再生を行うための記録／再生光が傾きセンサに混入してきたときに生じるオフセットの除去方法について説明する。
【００７６】
図１８において、回折素子４を用いてチルト検出を行っている。したがって、回折素子４に入射した傾き検出用光１２は、式（３）で表される角度で回折されて受光素子５ａ，５ｂへと導かれる。
ｓｉｎθｉ＋ｓｉｎθｍ＝±ｍ（λ／Λ）  ‥‥（３）
ただし、θｉ：入射角，θｍ：出射角，ｍ：整数，λ：波長，Λ：回折素子のピッチ（周期）
ここで傾きセンサの光源１から出射する傾き検出用光１２の波長（λ１）と、光ディスク３の記録／再生を行う記録／再生光を出射する光源の波長（λ２）が異なるようにすると、両光源からの２つに光が回折素子４へ同じ入射角θｉで入っても出射角θｍが異なることになる。
【００７７】
例えば入射角θｉを０°、傾き検出用光１２の波長（λ１）を７８０ｎｍ、記録／再生光１３の波長（λ２）を４０５ｎｍ、回折素子４のピッチ（周期）Λを２.０μｍとすると、傾き検出用光１２の出射角は２３°、記録／再生光１３の出射角は１１.７°となる。カップリングレンズ２の焦点距離をｆ＝５．０ｍｍとすると、傾き検出用光１２はｆｔａｎθ＝５＊ｔａｎ２３＝２．１ｍｍとなって、傾きセンサの光源１から２.１ｍｍ離れた位置に導かれる。一方、記録／再生光１３は傾きセンサの光源１から１.０ｍｍ（＝ｆｔａｎθ＝５＊ｔａｎ１１．７）離れた位置に導かれる。
【００７８】
したがって、図１９に示すように、受光素子５ａ，５ｂを光源１から２.１ｍｍ離れた位置に配置して、記録／再生光１３が入らないサイズにすれば、記録／再生光１３が傾きセンサに入射したときに生じるオフセットを除去することができる。
【００７９】
また、図２０に示すように、記録／再生用光１３を受光する記録／再生用受光素子１４ａ，１４ｂによって、記録／再生用光１３を吸収するようにすることで、余分なフレアの発生を抑えて、より安定な傾き検出を行うことができる。
【００８０】
さらに、波長の違いにより回折する角度を異ならせるだけではなく、傾き検出用光１２に対しては回折効率が大きく、記録／再生用光１３に対しては回折効率が小さくなるように回折素子４の格子溝４ａの形状（溝深さ，ｄｕｔｙ）を設定すれば、よりオフセットの小さい傾き検出を実現できる。
【００８１】
具体例としては７８０ｎｍ光（傾き検出用光）を回折させ、４０５ｎｍ光（記録／再生光）を回折させないように回折素子４の格子溝４ａの深さを設定ればよい。
【００８２】
図２１（ａ），（ｂ）に一例を示す。周期２.０μｍのＢＫ７格子において、屈折率１.６の材料（樹脂）を溝の凹部に充填し、格子溝深さを０〜１０μｍ変えていくと、格子溝深さが４.５μｍのときに、７８０ｎｍ光は高い回折効率（約４０％）が得られ、４０５ｎｍ光は、ほとんど回折光が生じないことになる。回折素子４の格子溝４ａの深さを、このような深さに設定しておけば、記録／再生用光が傾きセンサに入射してきても、回折光自体が発生しないためチルト信号にオフセットを生じることはない。
【００８３】
本実施形態の傾きセンサを用いた光ピックアップ装置は、オフセットが小さいために精度良くチルト補正ができる。また、光源と受光素子を１パッケージ化して、小型化，低コスト化を図ることができるため、光ディスクドライブ装置の高速化と薄型化に適している。特に、光ディスクに反り（傾き）が生じやすい車中などの高温環境下や、振動によりディスクに回転振れが生じやすいポータブルタイプの光ディスクドライブ装置において精度良く信号の記録／再生を行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００８４】
本発明は、光ディスクを含むディスク状の情報記録媒体の傾き（チルト）を検出する傾きセンサに適用され、特に検出信号のオフセットを除去することを要求されている傾きセンサ，傾きセンサを搭載する光ピックアップ装置、および光ディスクドライブ装置などの情報記録／再生装置に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明の実施形態を説明するための傾きセンサの概略構成図
【図２】本実施形態における回折素子の構成，特性の説明図
【図３】回折素子が傾いて取り付けられた場合の説明図
【図４】回折素子自体が平行平板ではなく楔形の場合の説明図
【図５】本実施形態における回折素子の接着固定の説明図
【図６】本実施形態に係る＋１次光Ａと−１次光Ｂの回折効率の角度依存性の説明図
【図７】本実施形態に係る回折素子の組み付けが原因する感度のばらつきの説明図
【図８】本実施形態における回折素子に関する光軸周りの回転調整の説明図
【図９】本実施形態における回折素子に関する光軸周りの回転調整の説明図
【図１０】本実施形態における回折素子に関する光軸周りの回転調整の説明図
【図１１】本実施形態における回折素子と光源と受光素子を一体化したユニット体の回転調整の説明図
【図１２】本実施形態における回折素子の調整順序の説明図
【図１３】本実施形態に係る回折効率のばらつきとチルト検出の感度ばらつきを説明するための図
【図１４】本実施形態に係る回折効率の角度依存性の説明図
【図１５】本実施形態における回折素子の断面形状の周期と凸部に関する説明図
【図１６】本実施形態に係るｄｕｔｙの違いによる入射角度に対する回折効率の説明図
【図１７】本発明に係る光ピックアップ装置の概略図
【図１８】本実施形態における記録／再生用光が傾きセンサに混入してきたときに生じるオフセットの除去方法を説明するための図
【図１９】本実施形態における傾きセンサと記録／再生用光の配置関係の説明図
【図２０】本実施形態における傾き検出用光の受光素子と記録／再生用光の受光素子との配置関係の説明図
【図２１】本実施形態に係る回折素子の格子溝の形状の一例を示す断面図
【図２２】従来の傾きセンサのオフセット発生の説明図
【図２３】従来の傾きセンサのオフセット発生の説明図
【図２４】従来の傾きセンサのオフセット発生の説明図
【符号の説明】
【００８６】
１  光源
２  カップリングレンズ
３  光ディスク
４  回折素子
４ａ  格子溝
５ａ，５ｂ  受光素子（光検出器）
７  接着剤
８ａ，８ｂ  回折光の光スポット
９ａ，９ｂ  受光素子の分割線
１０  差動素子
１１  ユニット体
１２  傾き検出用光
１３  記録／再生用光
１４ａ，１４ｂ  記録／再生用受光素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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